ES2222160T3 - ARABITOL PRODUCTION PROCEDURE FOR CONTINUOUS FERMENTATION. - Google Patents

ARABITOL PRODUCTION PROCEDURE FOR CONTINUOUS FERMENTATION.

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ES2222160T3
ES2222160T3 ES00401239T ES00401239T ES2222160T3 ES 2222160 T3 ES2222160 T3 ES 2222160T3 ES 00401239 T ES00401239 T ES 00401239T ES 00401239 T ES00401239 T ES 00401239T ES 2222160 T3 ES2222160 T3 ES 2222160T3
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Pierrick Duflot
Pierre Lanos
Fabrice Machu
Laurent Segueilha
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Roquette Freres SA
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Abstract

Production of arabitol (I) comprises continuous fermentation of sugar(s) in two successive fermentation zones with sugar addition to just the first zone. Production of arabitol (I) by continuous fermentation of sugar(s) with (I)-producing microorganisms comprises: (a) conducting production of (I) in a first fermentation zone (Z1), comprising at least one fermenter, in such a way that p of the sugar added to the fermentation medium is consumed by the microorganisms; (b) transferring part of the fermentation medium from Z1 to a second fermentation zone (Z2), comprising at least one fermen while maintaining constant volume in Z1 by adding sugar; (c) continuing production of (I) in Z2 so that the residual sugar in the fermentation medium is consumed; and (d) continuously separating the fermentation medium from Z2 into a concentrated microorganism fraction and a (I)-rich solub fraction.

Description

Procedimiento de producción de arabitol por fermentación continua.Arabitol production procedure by continuous fermentation.

La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de arabitol por fermentación continua, como mínimo, de un azúcar mediante microorganismos productores de arabitol.The present invention relates to a Arabitol production process by continuous fermentation, at least one sugar through microorganisms producing arabitol

Tiene más específicamente por objeto un procedimiento de producción de arabitol por fermentación continua de, como mínimo, un azúcar mediante microorganismos productores de arabitol que utiliza, como mínimo, dos zonas de fermentación conectadas entre sí.It has more specifically for object a Arabitol production process by continuous fermentation of at least one sugar by microorganisms producing arabitol that uses at least two fermentation zones connected to each other.

De manera más precisa, el procedimiento según la invención consiste en realizar la producción de arabitol en una primera zona de fermentación, favoreciendo el consumo de una parte del azúcar introducido en el medio de fermentación que contiene, y a continuación transferir una parte de dicho medio de fermentación a una segunda zona de fermentación, todo ello manteniendo constante el volumen de dicha primera zona por añadidura de azúcar, y siguiendo la producción de arabitol en la segunda zona de fermentación de manera que se consume el azúcar residual.More precisely, the procedure according to the invention consists in carrying out the production of arabitol in a first fermentation zone, favoring the consumption of a part of the sugar introduced into the fermentation medium it contains, and to then transfer a part of said fermentation medium to a second fermentation zone, all of which keeping the volume of said first zone by adding sugar, and following Arabitol production in the second fermentation zone of so that residual sugar is consumed.

Se procede a continuación, en la segunda zona de fermentación, a la separación de forma continua del medio de fermentación con un reducido contenido de azúcar residual obtenido de este modo en una fracción concentrada en microorganismos y otra fracción soluble enriquecida en arabitol, y eventualmente al reciclado de dichos microorganismos a la entrada de la primera zona de fermentación.We proceed next, in the second zone of fermentation, to the continuous separation of the medium from fermentation with a reduced residual sugar content obtained thus in a fraction concentrated in microorganisms and another soluble fraction enriched in arabitol, and eventually at recycling of these microorganisms at the entrance of the first zone of fermentation.

La preparación industrial del arabitol se basa principalmente en procedimientos de fermentación.The industrial preparation of arabitol is based mainly in fermentation procedures.

De modo general, los procedimientos biológicos de producción de arabitol pueden utilizar dos modos de fermentación distintos: discontinuo y continuo.In general, the biological procedures of Arabitol production can use two modes of fermentation different: discontinuous and continuous.

En el modo discontinuo, se utilizan de manera clásica dos técnicas: la técnica de fermentación discontinua propiamente dicha (o de lotes) y la técnica de fermentación discontinua alimentada (o de lote alimentado "fed batch").In batch mode, they are used in a manner Classic two techniques: the technique of discontinuous fermentation proper (or batch) and fermentation technique fed batch (or fed batch).

En la técnica de fermentación discontinua propiamente dicha, todos los sustratos necesarios para la alimentación de los microorganismos son introducidos al principio de la fermentación, y el arabitol producido es extraído al fin de la fermentación.In the technique of discontinuous fermentation proper, all the substrates necessary for the Feed of microorganisms are introduced at the beginning of the fermentation, and the arabitol produced is extracted at the end of the fermentation.

Se entiende por "sustratos" el conjunto de elementos nutritivos que se introducen en el medio de fermentación. En el sentido de la invención, los sustratos son principalmente las fuentes de carbono (comprendiendo entre ellas el azúcar) y nitrogenadas directamente asimilables por los microorganismos productores de arabitol."Substrates" means the set of nutritional elements that are introduced into the fermentation medium. In the sense of the invention, the substrates are mainly those carbon sources (including sugar) and Nitrogenated directly assimilable by microorganisms arabitol producers.

Esta técnica de fermentación discontinua presenta, no obstante, el inconveniente de requerir un tiempo prolongado de fermentación, para permitir el consumo total de azúcar introducido en el medio de fermentación, y requerir la utilización de grandes volúmenes del medio de fermentación, y por lo tanto de fermentadores, para obtener rendimientos de conversión satisfactorios. Todo ello se traduce en una productividad en volumen mediocre.This discontinuous fermentation technique it presents, however, the inconvenience of requiring time prolonged fermentation, to allow total sugar consumption introduced into the fermentation medium, and require the use of large volumes of the fermentation medium, and therefore of fermenters, to obtain conversion yields satisfactory All this translates into productivity in volume mediocre.

Además, ocurre que la variación de la concentración de uno de los constituyentes del medio de fermentación afecta al rendimiento o a la productividad en arabitol.In addition, it happens that the variation of the concentration of one of the constituents of the fermentation medium affects performance or productivity in arabitol.

Una solución consiste en utilizar la segunda técnica de fermentación discontinua, llamada fermentación discontinua alimentada.One solution is to use the second batch fermentation technique, called fermentation discontinuous fed.

Esta técnica consiste en especial en introducir los sustratos progresivamente en el medio de fermentación.This technique consists especially in introducing the substrates progressively in the fermentation medium.

La ventaja de esta técnica es, por lo tanto, no solamente poder controlar la concentración en sustratos del medio de fermentación, sino igualmente permitir el consumo total del azúcar introducido.The advantage of this technique is, therefore, not only to be able to control the concentration in substrates of the medium of fermentation, but also allow total sugar consumption inserted.

La técnica de fermentación discontinua alimentada permite, por lo tanto, resolver los problemas relacionados con los efectos inhibidores potenciales de algunos de los constituyentes de los sustratos de la fermentación con respecto al crecimiento de los microorganismos o de la producción de arabitol, o regular, por ejemplo, de manera más fina la aireación que condiciona la producción del arabitol.The fed batch fermentation technique allows, therefore, to solve the problems related to potential inhibitory effects of some of the constituents of the fermentation substrates with respect to the growth of microorganisms or the production of arabitol, or regulate, by example, more finely the aeration that conditions the Arabitol production

No obstante, para obtener rendimientos y productividades satisfactorias, es necesario utilizar concentraciones elevadas de sustratos. Sobre todo, las duraciones de fermentación son largas y es preciso asegurar un control pesado y molesto de las diferentes etapas de la fermentación.However, to obtain returns and satisfactory productivity, it is necessary to use high concentrations of substrates. Above all, the durations of fermentation are long and it is necessary to ensure heavy control and annoying of the different stages of fermentation.

Así, por ejemplo, el procedimiento descrito por ESCALANTE y otros, (en Journal of Fermentation and Bioengineering, 70-4, 228-231, 1990) para la producción de arabitol mediante Hansenula en fermentación discontinua alimentada, no permite conseguir rendimientos y productividades industrialmente interesantes.Thus, for example, the procedure described by ESCALANTE and others, (in Journal of Fermentation and Bioengineering, 70-4, 228-231, 1990) for the production of arabitol by Hansenula in fermentation discontinuous fed, does not allow to obtain yields and industrially interesting products.

En efecto, incluso si el arabitol es producido de manera selectiva, y si el procedimiento de fermentación discontinua alimentada permite asegurar el consumo de toda la glucosa introducida en el medio de fermentación, el arabitol solo se obtiene con un rendimiento del orden del 14%.Indeed, even if arabitol is produced from Selectively, and if the batch fermentation procedure fed to ensure the consumption of all glucose introduced into the fermentation medium, arabitol is only obtained with a yield of the order of 14%.

El segundo modo de fermentación utilizado de manera clásica para la producción de arabitol por vía biológica es el modo continuo, como se describe, por ejemplo, por JAKOBUS van ZYL y PRIOR en Appl. Microbiol. Biotechnol. (1990), 33, 12-17.The second fermentation mode used of Classic way for the production of arabitol by biological route is the continuous mode, as described, for example, by JAKOBUS van ZYL and PRIOR in Appl. Microbiol Biotechnol (1990), 33, 12-17

En el modo continuo, todos los sustratos de fermentación son ajustados de manera continua en el fermentador, y se extraen fracciones del medio de fermentación con el mismo caudal que la aportación de sustratos, de forma que se trabaja a volumen constante.In continuous mode, all substrates of fermentation are continuously adjusted in the fermenter, and fractions are extracted from the fermentation medium with the same flow rate that the contribution of substrates, so that volume is worked constant.

Este modo de fermentación permite una ganancia apreciable de rendimiento y de productividad, pero no permite obtener un producto de elevada pureza, puesto que el arabitol retirado está forzosamente contaminado por los sustratos reintroducidos en el curso de la fermentación.This fermentation mode allows a gain appreciable performance and productivity, but does not allow obtain a high purity product, since arabitol removed is necessarily contaminated by the substrates reintroduced in the course of fermentation.

Por consiguiente, el inconveniente principal de los procedimientos de fermentación en modo continuo es la necesidad de purificar el arabitol. Además, las técnicas de purificación solo permiten separar de manera difícil el arabitol del azúcar residual no asimilado por los microorganismos.Therefore, the main drawback of Fermentation procedures in continuous mode is the need of purifying arabitol. In addition, purification techniques only allow to separate the arabitol from residual sugar in a difficult way not assimilated by microorganisms.

Por esta razón, se encuentra clásicamente asociado a estos procedimientos de fermentación continuos, instalaciones de purificación complejas, pesadas y costosas.For this reason, it is classically associated with these continuous fermentation procedures, complex, heavy and expensive purification facilities.

Todos los esfuerzos de los especialistas en fermentación se dedican, por lo tanto, a la investigación de las condiciones operativas que conducen a conciliar los mejores factores de rendimiento y productividad en arabitol, con un reducido contenido de azúcar residual que permite una purificación poco costosa y fácil del arabitol producido.All the efforts of specialists in fermentation are therefore dedicated to the investigation of operating conditions that lead to reconcile the best factors of performance and productivity in arabitol, with a reduced residual sugar content that allows a little purification expensive and easy of the arabitol produced.

La presente invención tiene, por lo tanto, el objetivo de resolver el problema de producción de arabitol con una pureza satisfactoria y con excelentes rendimientos y productividad por la utilización de una técnica de fermentación de forma continua específica.The present invention therefore has the objective of solving the production problem of arabitol with a satisfactory purity and excellent yields and productivity by the use of a fermentation technique continuously specific.

El procedimiento de producción de arabitol utilizado por la sociedad solicitante consiste en realizar la fermentación por lo menos de un azúcar por los microorganismos productores de arabitol en dos zonas de fermentación.The production process of arabitol used by the requesting company is to perform the fermentation of at least one sugar by microorganisms Arabitol producers in two fermentation zones.

La invención se refiere más particularmente a un procedimiento de arabitol por fermentación continua como mínimo de un azúcar por microorganismos productores de arabitol, que se caracteriza por las fases siguientes:The invention relates more particularly to a Arabitol procedure by continuous fermentation at least a sugar by arabitol producing microorganisms, which characterized by the following phases:

a) conducir la producción de arabitol en una primera zona de fermentación, que comprende como mínimo un fermentador, de manera que una parte del azúcar introducido en el medio de fermentación es consumido por dichos microorganismos,a) drive the production of arabitol in a first fermentation zone, which it comprises at least one fermenter, so that a part of the sugar introduced into the fermentation medium is consumed by said microorganisms,

b) transferir una parte del medio de fermentación obtenido de este modo en una segunda zona de fermentación, que comprende por lo menos un fermentador, manteniendo el volumen constante en la primera zona de fermentación por añadidura de azúcar,b) transfer a part of the fermentation medium thus obtained in a second fermentation zone, which comprises at least one fermenter, keeping the volume constant in the first zone of sugar additive fermentation,

c) continuación de la producción de arabitol en dicha segunda zona de fermentación de forma que consuma el azúcar residual del medio de fermentación,c) continuation of the production of arabitol in said second fermentation zone so that it consumes residual sugar from the medium of fermentation,

d) separación de forma continua del medio de fermentación de dicha segunda zona de fermentación obtenida de este modo en una fracción concentrada en microorganismos y otra fracción soluble enriquecida en arabitol,d) separation of continuous form of the fermentation medium of said second zone of fermentation thus obtained in a fraction concentrated in microorganisms and other soluble fraction enriched in arabitol,

e) recogida del arabitol producido de esta forma.e) collection of arabitol produced in this way.

La primera etapa del procedimiento según la invención consiste en conducir la producción de arabitol en una primera zona de fermentación, que comprende como mínimo un fermentador, de manera que una parte del azúcar introducido en el medio de fermentación sea consumida por dichos microorganismos.The first stage of the procedure according to the invention consists in conducting the production of arabitol in a first fermentation zone, which comprises at least one fermenter, so that a part of the sugar introduced into the fermentation medium is consumed by said microorganisms.

Se escoge ventajosamente los microorganismos entre las levaduras osmotolerantes, naturales o modificadas, productoras de arabitol a partir de azúcar como fuente de carbono directamente asimilable.The microorganisms are advantageously chosen among osmotolerant yeasts, natural or modified, producers of arabitol from sugar as a carbon source directly assimilable.

Por "levaduras osmotolerantes", se comprenden levaduras capaces de soportar presiones osmóticas importantes y que corresponden a los géneros Yamadazyma, Debaromyces, Hansenula, Candida, Zygosaccharomyces y Saccharomyces...sin que esta lista sea limitativa.By "osmotolerant yeasts", it comprise yeasts capable of withstanding osmotic pressures important and corresponding to the genres Yamadazyma, Debaromyces, Hansenula, Candida, Zygosaccharomyces and Saccharomyces ... without this list being limiting.

Por "levaduras osmotolerantes naturales", se comprenden levaduras osmotolerantes que son aisladas de su entorno por sus capacidades naturales para producir un metabolito determinado, en este caso, el arabitol.By "natural osmotolerant yeasts", it comprise osmotolerant yeasts that are isolated from their environment for its natural abilities to produce a metabolite determined, in this case, arabitol.

Por "levaduras osmotolerantes modificadas", se comprenden levaduras osmotolerantes cuyas capacidades naturales para producir un metabolito determinado, en este caso el arabitol, han sido optimizadas por la puesta en práctica de técnicas de mutagénesis (aleatorias o dirigidas) o técnicas de biología molecular.For "modified osmotolerant yeasts", osmotolerant yeasts are understood whose natural abilities to produce a certain metabolite, in this case arabitol, have been optimized by the implementation of techniques mutagenesis (randomized or directed) or biology techniques molecular.

Por "azúcar" se comprenden en la presente invención todos los azúcares carbonados directamente asimilables por los microorganismos productores de arabitol."Sugar" is understood herein. invention all carbon sugars directly assimilable by Arabitol producing microorganisms.

Es un azúcar de este tipo, por ejemplo, el que se puede escoger en el grupo constituido por la glucosa, galactosa, sacarosa, arabinosa, glicerol, fructosa, maltosa, silulosa, ribulosa, manitol, mio-inositol, etanol, almidón y maltosa, solos o en mezcla entre sí.It is such a sugar, for example, that you can choose from the group consisting of glucose, galactose, sucrose, arabinose, glycerol, fructose, maltose, silulose, Ribulose, mannitol, myo-inositol, ethanol, starch and maltose, alone or in mixture with each other.

La primera zona de fermentación es utilizada de manera que asegura una producción elevada de arabitol, favoreciendo el consumo de una parte del azúcar introducido en el medio de fermentación.The first fermentation zone is used from way that ensures a high production of arabitol, favoring the consumption of a part of the sugar introduced in the middle of fermentation.

Se entiende por "una parte de azúcar", de acuerdo con la invención, una cantidad de azúcar mínima de 50% en peso, preferentemente como mínimo 80% en peso, y de manera más preferentemente todavía un mínimo de 90% en peso.It is understood as "a part of sugar", of according to the invention, a minimum amount of sugar of 50% in weight, preferably at least 80% by weight, and more preferably still a minimum of 90% by weight.

En un primer modo preferente de realización del procedimiento según la invención, la producción de arabitol se inicia en la primera zona de fermentación de forma discontinua, introduciéndose simultáneamente todos los sustratos de fermentación, estando comprendido en ellos el azúcar y los microorganismos.In a first preferred embodiment of the method according to the invention, the production of arabitol is starts in the first fermentation zone discontinuously, simultaneously introducing all fermentation substrates, sugar and microorganisms included in them.

En un segundo modo preferente de realización del procedimiento según la invención, la producción de arabitol se inicia en la primera zona de fermentación de manera discontinua alimentada, llevándose a cabo de manera progresiva la alimentación en azúcar de los microorganismos productores del arabitol.In a second preferred embodiment of the method according to the invention, the production of arabitol is starts in the first fermentation zone discontinuously fed, progressively feeding in sugar of the microorganisms producing arabitol.

Se escoge ventajosamente una forma de alimentación discontinua de tipo alimentado para empezar la fermentación en el procedimiento según la invención.A form of advantageously is chosen discontinuous feed type fed to start the fermentation in the process according to the invention.

Esta forma de alimentación discontinua permite asegurar el llenado progresivo de la primera zona de fermentación en sustratos de manera que se mantiene una relación elevada de crecimiento de microorganismos, una buena conversión del azúcar en arabitol y una concentración en azúcar del medio de fermentación a un valor tolerado por el microorganismo productor de arabitol considerado.This form of discontinuous feeding allows ensure the progressive filling of the first fermentation zone in substrates so that a high ratio of growth of microorganisms, a good conversion of sugar into arabitol and a sugar concentration of the fermentation medium a a value tolerated by the arabitol producing microorganism considered.

Se comprende por "concentración en azúcar tolerada por el microorganismo", una concentración de azúcar mínima que no inhibe ni el crecimiento de dicho microorganismo ni su producción de arabitol.It is understood as "concentration in sugar tolerated by the microorganism, "a concentration of sugar minimum that does not inhibit the growth of said microorganism or its Arabitol production

De manera general, para todos los microorganismos productores de arabitol, las condiciones utilizadas son reguladas de manera que eviten un consumo total del azúcar.In general, for all microorganisms producers of arabitol, the conditions used are regulated by way to avoid a total consumption of sugar.

La producción elevada de arabitol en la primera zona de fermentación conduce en general al mantenimiento de cantidades igualmente elevadas de azúcar residual no consumido, cuya importancia es función de los microorganismos considerados. De manera general, esta relación de azúcar residual es por lo menos igual a 2,5% en peso.The high production of arabitol in the first fermentation zone generally leads to the maintenance of similarly high amounts of residual sugar not consumed, whose Importance is a function of the microorganisms considered. From in general, this residual sugar ratio is at least equal to 2.5% by weight.

La segunda etapa del procedimiento según la invención consiste entonces en transferir una parte del medio de fermentación obtenido de esta manera en una segunda zona de fermentación, que comprende como mínimo un fermentador, manteniendo simultáneamente el volumen constante en la primera zona de fermentación por adición de azúcar.The second stage of the procedure according to the invention then consists in transferring a part of the means of fermentation obtained in this way in a second zone of fermentation, which comprises at least one fermenter, maintaining simultaneously the constant volume in the first zone of fermentation by adding sugar.

Se efectúa de este modo la transferencia de una parte del medio de fermentación de la primera zona de fermentación a la segunda, cuando dicho medio de fermentación es enriquecido en arabitol, pero contiene, no obstante, todavía azúcar residual no consumido, en cantidad tal que hace pesada y compleja la purificación del arabitol producido.In this way the transfer of a part of the fermentation medium of the first fermentation zone a the second, when said fermentation medium is enriched in arabitol, but it still contains residual sugar not consumed, in quantity such that it makes the complex and heavy purification of arabitol produced.

Esta transferencia está acompañada de una alimentación continua de azúcar en la primera zona de fermentación, con la finalidad no solamente de mantener el volumen constante, sino sobre todo de continuar la producción de arabitol con una productividad y un rendimiento de conversión por lo menos iguales a los valores obtenidos en la fase de iniciación de la producción de arabitol que se ha descrito anteriormente.This transfer is accompanied by a continuous feeding of sugar in the first fermentation zone, in order not only to keep the volume constant, but especially to continue the production of arabitol with a productivity and conversion performance at least equal to the values obtained in the production initiation phase of arabitol described above.

Se escoge ventajosamente alimentar de forma continua la primera zona de fermentación con los sustratos, en vez de hacerlo únicamente con azúcar, tal como se indica en un ejemplo posterior.It is advantageously chosen to feed in a manner continue the first fermentation zone with the substrates, instead to do it only with sugar, as indicated in an example later.

La tercera etapa del procedimiento según la invención consiste en continuar la producción de arabitol en la segunda zona de fermentación de manera que se consume el azúcar residual de la parte del medio de fermentación procedente de la primera zona de fermentación.The third stage of the procedure according to the invention consists in continuing the production of arabitol in the second fermentation zone so that sugar is consumed residual part of the fermentation medium from the First fermentation zone.

La segunda zona de fermentación es utilizada por lo tanto simultáneamente para continuar la producción de arabitol, pero sobre todo para terminar el consumo de azúcar que contamina la parte del medio de fermentación transferida de la primera zona de fermentación a la segunda, de manera que solo deja una débil proporción de azúcar residual.The second fermentation zone is used by Therefore simultaneously to continue the production of arabitol, but above all to end the consumption of sugar that pollutes the part of the fermentation medium transferred from the first zone of fermentation to the second, so that it only leaves a weak proportion of residual sugar.

Un reducido contenido de azúcar residual se entiende ventajosamente de una concentración de azúcar en el medio de fermentación como máximo igual a 2% en peso, y preferentemente como máximo igual a 1% en peso.A reduced residual sugar content is advantageously understands a concentration of sugar in the medium maximum fermentation equal to 2% by weight, and preferably maximum equal to 1% by weight.

En un modo preferente del procedimiento según la invención, se conduce por tanto a esta etapa utilizando fermentadores de dimensiones distintas, presentando los fermentadores de la segunda zona de fermentación un volumen inferior a los de la primera zona de fermentación.In a preferred mode of the process according to the invention, therefore, is conducted at this stage using fermenters of different dimensions, presenting the fermenters of the second fermentation zone a lower volume to those of the first fermentation zone.

En una forma de realización todavía más preferente del procedimiento según la invención, se escoge no utilizar más que un fermentador por zona de fermentación.In an even more embodiment Preferred method according to the invention, no use more than one fermenter per fermentation zone.

La cuarta etapa del procedimiento según la invención consiste en separar de manera continua el medio de fermentación con reducido contenido de azúcar residual obtenido de este modo, en una fracción concentrada en microorganismos y otra fracción soluble enriquecida en arabitol.The fourth stage of the procedure according to the invention consists in continuously separating the means of fermentation with reduced residual sugar content obtained from this way, in a fraction concentrated in microorganisms and another soluble fraction enriched in arabitol.

Se realiza la separación continua entre los microorganismos y la fracción enriquecida en arabitol por cualquier medio conocido por los técnicos en la materia, por ejemplo, microfiltrado, utilizando membranas cuyo diámetro de poros se adapta a las dimensiones del microorganismo considerado o por centrifugación en un intervalo de 1.000 a 10.000 G, y de manera preferente por microfiltrado, tal como se indica más adelante con un ejemplo.Continuous separation between the microorganisms and the fraction enriched in arabitol by any means known to those skilled in the art, for example, microfiltration, using membranes whose pore diameter adapts to the dimensions of the microorganism considered or by centrifugation in a range of 1,000 to 10,000 G, and so preferred by microfiltration, as indicated below with a example.

La solución clarificada, enriquecida en arabitol, obtenida al final de esta etapa de separación, constituye el arabitol producto.The clarified solution, enriched in arabitol, obtained at the end of this separation stage, constitutes the arabitol product.

Se ha descubierto igualmente por la sociedad solicitante que puede ser ventajoso reciclar la fracción enriquecida en microorganismos a la entrada de la primera zona de fermentación.It has also been discovered by society applicant that may be advantageous to recycle the enriched fraction in microorganisms at the entrance of the first zone of fermentation.

La ventaja de esta etapa de reciclado de los microorganismos es la de reintroducir una biomasa cuyas capacidades de fermentación son completas, y evitar por la misma un retraso en la puesta en práctica que ocasionaría la preparación de un nuevo cultivo de microorganismos productores de arabitol.The advantage of this stage of recycling of microorganisms is to reintroduce a biomass whose capacities of fermentation are complete, and avoid a delay in it the implementation that would cause the preparation of a new cultivation of arabitol producing microorganisms.

La recuperación del arabitol producido se efectúa, por ejemplo, por concentración hasta un valor del orden de 20% y superior, y puede ser continuada por una etapa de cristalización por cualquier método conocido por los técnicos en la materia.The recovery of arabitol produced is effects, for example, by concentration up to a value of the order of 20% and higher, and can be continued by a stage of crystallization by any method known to the technicians in the matter.

Otras características y ventajas de la invención aparecerán de la lectura de los ejemplos no limitativos que se describen a continuación.Other features and advantages of the invention will appear from reading the non-limiting examples that are described below.

Ejemplo 1Example 1

Las dos zonas de fermentación utilizadas comportan cada una de ellas un fermentador, pero de dimensión distinta. El primer fermentador de marca CHEMAP® tiene un volumen de 20 l (17 l útiles), y el segundo, de la misma marca, un volumen de 5 l (4 l útiles).The two fermentation zones used each one of them has a fermenter, but of dimension different. The first CHEMAP® brand fermenter has a volume of 20 l (17 l useful), and the second, of the same brand, a volume of 5 l (4 l useful).

Un precultivo del microorganismo Yamadazyma ohmeri, cepa ATCC 20209, es realizado en principio en otro fermentador de 20 l.A preculture of the Yamadazyma microorganism ohmeri, strain ATCC 20209, is made in principle in another 20 l fermenter.

El medio de precultivo está constituido por glucosa con una concentración de 50 gr/l, licor de "corn steep" con una concentración de 8 gr/l, KH_{2}PO_{4} a una concentración de 2 gr/l y MgSO_{4} con una concentración de 1 gr/l. El precultivo se realiza a 30ºC, con una agitación a 600 rpm, una aireación de 1 vvm, durante 12 horas, y una regulación del pH a 4,5 con NH_{4}OH al 20%.The preculture medium is constituted by glucose with a concentration of 50 gr / l, corn steep liquor with a concentration of 8 gr / l, KH2PO4 at a concentration of 2 gr / l and MgSO4 with a concentration of 1 gr / l. The preculture is performed at 30 ° C, with agitation at 600 rpm, aeration of 1 vvm, for 12 hours, and a pH regulation at 4.5 with 20% NH 4 OH.

El fermentador de la primera zona de fermentación es inseminado con 1 l de este precultivo. Se completa a 6 l con un medio que comprende glucosa con una concentración de 50 gr/l, licor de "corn steep" con una concentración de 8 gr/l, KH_{2}PO_{4} con una concentración de 2,5 gr/l, MgSO_{4} con una concentración de 1 gr/l y FeSO_{4} con una concentración de 0,05 gr/l.The fermenter of the first fermentation zone It is inseminated with 1 l of this preculture. It is completed at 6 l with a medium comprising glucose with a concentration of 50 gr / l, liquor of "corn steep" with a concentration of 8 gr / l, KH 2 PO 4 with a concentration of 2.5 gr / l, MgSO 4 with a concentration of 1 gr / l and FeSO4 with a concentration of 0.05 gr / l.

La temperatura se fija a 30ºC. El pH se regula al valor 4,5 hasta 35 horas con ayuda de NH_{4}OH 20%, y a continuación la regulación es fijada a valor 3 con ayuda de KOH 5 N.The temperature is set at 30 ° C. The pH is regulated at value 4.5 to 35 hours with the help of NH 4 OH 20%, and at then the regulation is set to value 3 with the help of KOH 5 N.

La añadidura de glucosa se asegura tal como se indica en la siguiente tabla I. La biomasa se estima por la medición de la absorbancia (densidad óptica o DO) del medio a 620 nm.Glucose addition is ensured as indicated in the following table I. Biomass is estimated by measurement of the absorbance (optical density or OD) of the medium at 620 nm.

Para la Yamadazyma ohmeri, una unidad de absorbancia a 600 nm equivale a una biomasa del orden de 0,2 gr/l.For the Yamadazyma ohmeri, a unit of absorbance at 600 nm equals a biomass of the order of 0.2 gr / l.

TABLA ITABLE I

1one

Después de 40 horas de fermentación, se alcanza el volumen útil del fermentador de la primera zona de fermentación, y la concentración en glucosa residual es de 29 gr/l.After 40 hours of fermentation, it is reached the useful volume of the fermenter of the first fermentation zone, and the concentration in residual glucose is 29 gr / l.

Entonces se transfieren 4 l del medio de fermentación de este primer fermentador en el fermentador de la segunda zona de fermentación, y se añaden entonces 800 gr de glucosa en un volumen de 2 l en el primer fermentador. La temperatura de la segunda zona de fermentación se fija a 38ºC, y el pH se regula a 3,5 con ayuda de KOH 5 N.Then 4 l of the medium is transferred fermentation of this first fermenter in the fermenter of the second fermentation zone, and then 800 g of glucose are added in a volume of 2 l in the first fermenter. The temperature of the second fermentation zone is set at 38 ° C, and the pH is regulated at 3.5 with the help of KOH 5 N.

Los fermentadores evolucionan a continuación separadamente hasta 46 horas, a partir de la cual se efectúa la primera extracción de arabitol en el segundo fermentador.The fermenters evolve next separately up to 46 hours, after which the first extraction of arabitol in the second fermenter.

A partir de las 46 horas, el fermentador de la primera zona de fermentación es alimentado en glucosa con una concentración de 250 gr/l con un caudal del orden de 0,4 l/h y en licor de "corn steep" con un caudal de 50 gr/l con un caudal del orden de 10 ml/h.After 46 hours, the fermenter of the first fermentation zone is fed in glucose with a concentration of 250 gr / l with a flow rate of the order of 0.4 l / h and in "corn steep" liquor with a flow rate of 50 gr / l with a flow rate of the order of 10 ml / h.

El medio círculo de la primera zona de fermentación a la segunda mediante una bomba PCM®, y a continuación de la segunda zona de fermentación a un módulo de filtrado tangencial MEMBRALOX®, que permite recuperar un permeado rico en arabitol y un retenido rico en microorganismos.The half circle of the first zone of second fermentation using a PCM® pump, and then from the second fermentation zone to a filter module Tangential MEMBRALOX®, which allows to recover a permeate rich in arabitol and a retained rich in microorganisms.

El retenido es reintroducido entonces a la entrada de la primera zona de fermentación.The detainee is then reintroduced to the entrance of the first fermentation zone.

Para mantener los niveles en los dos fermentadores, el volumen del líquido resultado del filtrado saliente es igual al caudal de alimentación en glucosa.To keep the levels in both fermenters, the volume of the liquid resulting from the filtrate Outgoing is equal to the feed rate in glucose.

Este caudal evoluciona en el curso del tiempo en función de la velocidad de consumo de glucosa por los microorganismos en los fermentadores. Al cabo de 200 horas, la alimentación se detiene, y el fermentador de la segunda zona de fermentación es vaciado.This flow evolves over time in function of the speed of glucose consumption by microorganisms in the fermenters. After 200 hours, the feeding stops, and the second zone fermenter Fermentation is emptied.

Se deja terminar la fermentación en el fermentador de la primera zona de fermentación durante 10 horas suplementarias, antes de trazar el medio en el módulo de filtración tangencial.The fermentation is allowed to finish in the fermenter of the first fermentation zone for 10 hours supplementary, before tracing the medium in the filtration module tangential.

La tabla II que se adjunta a continuación presenta las mediciones efectuadas después de la transferencia del medio de fermentación de la primera zona de fermentación a la segunda.Table II attached below presents the measurements made after the transfer of the fermentation medium of the first fermentation zone to the second.

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TABLA IITABLE II

22

Globalmente, se han recuperado 8,8 kg de arabitol para 18,7 kg de glucosa utilizados, es decir, un rendimiento de 47% y una productividad de 2,2, gr/l/h.Overall, 8.8 kg of arabitol have been recovered for 18.7 kg of glucose used, that is, a yield of 47% and a productivity of 2.2, gr / l / h.

En fermentación discontinua realizada en las mismas condiciones de medio de producción, con la misma aportación de glucosa, el rendimiento es de 40% y la productividad es solamente de 1,5 gr/l/h.In discontinuous fermentation carried out in same conditions of means of production, with the same contribution of glucose, the yield is 40% and the productivity is only 1.5 gr / l / h.

El procedimiento según la invención permite por lo tanto asegurar rendimientos de productividad más elevados.The process according to the invention allows for therefore ensure higher productivity returns.

Además, la reducida proporción de glucosa residual permite recuperar un arabitol que presenta una pureza muy satisfactoria.In addition, the reduced glucose ratio residual allows to recover an arabitol that has a very purity satisfactory

Ejemplo 2Example 2

Se lleva a cabo la preparación de arabitol en condiciones de fermentación idénticas a las del ejemplo 1, pero utilizando el microorganismo Yamadazyma ohmen, cepa ATCC 20209 modificado por la técnica de mutagénesis aleatoria clásica mediante rayos ultravioleta (utilizando como mínimo un ciclo de mutagénesis con rayos ultravioleta con enriquecimiento con la niastina), habiéndose seleccionado la cepa según su aptitud para producir arabitol con el rendimiento de 8 a 10 puntos superior a la cepa matriz.The preparation of arabitol is carried out in fermentation conditions identical to those of example 1, but using the microorganism Yamadazyma ohmen, strain ATCC 20209 modified by the technique of classical random mutagenesis by ultraviolet rays (using at least one cycle of mutagenesis with ultraviolet rays with niastine enrichment), the strain having been selected according to its ability to produce arabitol with the yield of 8 to 10 points higher than the strain matrix.

Después de la obtención de un precultivo de dicha cepa modificada, y transferencia a la primera zona de fermentación tal como se ha indicado en el ejemplo 1, la añadidura de glucosa está asegurada como presenta la siguiente tabla III.After obtaining a preculture of said modified strain, and transfer to the first fermentation zone as indicated in example 1, the glucose addition It is insured as presented in the following table III.

TABLA IIITABLE III

33

Después de 40 horas de fermentación, se alcanza el volumen útil del fermentador de la primera zona de fermentación, y la concentración en glucosa residual es de 28 gr/l.After 40 hours of fermentation, it is reached the useful volume of the fermenter of the first fermentation zone, and the concentration in residual glucose is 28 gr / l.

A continuación se transfieren 4 l de medio de fermentación de este primer fermentador al fermentador de la segunda zona de fermentación, y se añaden entonces 800 gr de glucosa en un volumen de 2 l en el primer fermentador.Then 4 l of medium of fermentation of this first fermenter to the second fermenter fermentation zone, and 800 g of glucose are then added in a 2 l volume in the first fermenter.

La temperatura de la segunda zona de fermentación se fija en 38ºC, y el pH se regula en 3,5 con ayuda de KOH 5N.The temperature of the second fermentation zone it is set at 38 ° C, and the pH is regulated at 3.5 with the help of 5N KOH.

Los fermentadores evolucionan a continuación separadamente hasta 46 horas, hora a partir de cuyo momento se efectúa la primera extracción de arabitol en el segundo fermentador.The fermenters evolve next separately up to 46 hours, time from which time performs the first arabitol extraction in the second fermenter

A partir de 46 horas, el fermentador de la primera zona de fermentación es alimentado en glucosa a una concentración de 250 gr/l con un caudal del orden de 0,4 l/h, y en licor de "corn steep" a 50 gr/l con un caudal del orden de 10 ml/h.From 46 hours, the fermenter of the first fermentation zone is fed in glucose to a concentration of 250 gr / l with a flow rate of the order of 0.4 l / h, and in "corn steep" liquor at 50 gr / l with a flow rate of the order of 10 ml / h

La tabla IV que se adjunta a continuación presenta las mediciones efectuadas después de transferencia del medio de fermentación de la primera zona de fermentación a la segunda.Table IV attached below presents the measurements made after transfer of the fermentation medium of the first fermentation zone to the second.

TABLA IVTABLE IV

44

Globalmente, se recuperan 12 kg de arabitol para 19 kg de glucosa utilizada, es decir, un rendimiento de 63% y una productividad de 4 gr/l/h.Globally, 12 kg of arabitol are recovered for 19 kg of glucose used, that is, a yield of 63% and a productivity of 4 gr / l / h.

En fermentación discontinua realizada en las mismas condiciones de medio de producción, con la misma aportación de glucosa, el rendimiento es de 55% y la productividad es solamente de 2,5 gr/l/h.In discontinuous fermentation carried out in same conditions of means of production, with the same contribution of glucose, the yield is 55% and the productivity is only 2.5 gr / l / h.

El procedimiento según la invención permite, por lo tanto, asegurar rendimientos mejores y mejor productividad.The process according to the invention allows, by Therefore, ensure better yields and better productivity.

Además, la reducida proporción de glucosa residual permite siempre recuperar un arabitol que presenta una pureza completamente satisfactoria.In addition, the reduced glucose ratio residual always allows to recover an arabitol that has a Purity completely satisfactory.

Ejemplo 3Example 3

Las dos zonas de fermentación se utilizan como en el ejemplo 1.The two fermentation zones are used as in Example 1

Se realiza inicialmente un precultivo de microorganismo Candida polymorpha, cepa ATCC 20213 natural, en un fermentador CHEMAP® de 20 l, en las mismas condiciones que para la cepa Y. ohmeri del ejemplo 1.Initially a preculture of Candida polymorpha microorganism, strain ATCC 20213 natural, in a CHEMAP® 20 l fermenter, under the same conditions as for the strain Y. ohmeri of example 1.

El fermentador de la primera zona de fermentación es inseminado con 1 l de este precultivo.The fermenter of the first fermentation zone It is inseminated with 1 l of this preculture.

Se completa hasta 6 l con un medio que contiene glucosa con una concentración de 50 gr/l, de extracto de levadura a una concentración de 3 gr/l, KH_{2}PO_{4} a una concentración de 2 gr/l y MgSO_{4} a una concentración de 1 gr/l.It is completed up to 6 l with a medium containing glucose with a concentration of 50 gr / l, of yeast extract a a concentration of 3 gr / l, KH 2 PO 4 at a concentration of 2 gr / l and MgSO4 at a concentration of 1 gr / l.

La temperatura se fija a 30ºC. El pH se regula a 4,5 hasta 30 horas con ayuda de NH_{4}OH 20%, y a continuación con ayuda de KOH 5 N.The temperature is set at 30 ° C. The pH is regulated to 4.5 to 30 hours with the help of NH 4 OH 20%, and then with the help of KOH 5 N.

La añadidura de glucosa es controlada tal como se ha indicado en la siguiente tabla III.The addition of glucose is controlled as it is indicated in the following table III.

La biomasa se calcula por la medición de la absorbancia (densidad óptica) del medio a 620 nm.Biomass is calculated by measuring the absorbance (optical density) of the medium at 620 nm.

Para Candida polymorpha, una unidad de absorbancia a 600 nm equivale a una biomasa del orden de 0,22 gr/l.For Candida polymorpha, a unit of absorbance at 600 nm equals a biomass of the order of 0.22 gr / l.

TABLA VTABLE V

55

A las 40 horas de fermentación, se alcanza el volumen útil del fermentador de la primera zona, y la concentración de glucosa residual es de 30 gr/l.At 40 hours of fermentation, the useful volume of the first zone fermenter, and the concentration of residual glucose is 30 gr / l.

4 l de medio de fermentación de este primer fermentador son transferidos a continuación al fermentador de la segunda zona de fermentación, y se añaden 800 gr de glucosa en un volumen de 2 l en el primer fermentador.4 l of fermentation medium of this first fermenter are then transferred to the fermenter of the second fermentation zone, and 800 grams of glucose are added in a 2 l volume in the first fermenter.

La temperatura de la segunda zona de fermentación se fija en 37ºC, y el pH se regula a 4,5 por KOH 5 N.The temperature of the second fermentation zone it is set at 37 ° C, and the pH is adjusted to 4.5 by 5 N KOH.

Los fermentadores evolucionan a continuación separadamente hasta 46 h, a partir de la cual se efectúa la primera extracción de arabitol en el segundo fermentador.The fermenters evolve next separately up to 46 h, after which the first one is made Arabitol extraction in the second fermenter.

A partir de 46 horas, el fermentador de la primera zona de fermentación es alimentado en glucosa a 250 gr/l con un caudal del orden de 0,4 l/h, y el licor de "corn steep" a 50 gr/l con un caudal del orden de 10 ml/h.From 46 hours, the fermenter of the First fermentation zone is fed in glucose at 250 gr / l with a flow of the order of 0.4 l / h, and the "corn steep" liquor at 50 gr / l with a flow rate of the order of 10 ml / h.

La siguiente tabla IV presenta las mediciones efectuadas después de transferencia del medio de fermentación de la primera zona de fermentación a la segunda.The following table IV presents the measurements carried out after transfer of the fermentation medium of the First fermentation zone to the second.

TABLA VITABLE VI

66

Globalmente, se recuperaron 4,1 kg de arabitol por 17,4 kg de glucosa utilizados, es decir, un rendimiento de 23,6% y una productividad de 1 gr/l/h.Overall, 4.1 kg of arabitol was recovered for 17.4 kg of glucose used, that is, a yield of 23.6% and a productivity of 1 gr / l / h.

En fermentación discontinua realizada en las mismas condiciones de medio de producción, con la misma aportación de glucosa, el rendimiento es de 16,5% y la productividad es solamente de 0,6 gr/l/h.In discontinuous fermentation carried out in same conditions of means of production, with the same contribution of glucose, the yield is 16.5% and the productivity is only 0.6 gr / l / h.

El procedimiento según la invención permite de esta manera, por una cepa considerada, asegurar mejores rendimientos y productividad que los procesos clásicamente utilizados.The method according to the invention allows This way, for a considered strain, ensure better yields and productivity than the classically used processes.

Por otra parte, la reducida producción de glucosa residual permite recuperar un arabitol que presenta de esta manera una pureza muy satisfactoria.Moreover, the reduced glucose production residual allows to recover an arabitol that presents in this way a very satisfactory purity.

Claims (8)

1. Procedimiento de producción de arabitol por fermentación continua como mínimo de un azúcar por microorganismos productores de arabitol, caracterizado por el hecho de que se procede a las siguientes fases:1. Procedure for the production of arabitol by continuous fermentation of at least one sugar by arabitol-producing microorganisms, characterized by the fact that the following phases are carried out:
a) conducción de la producción de arabitol en una primera zona de fermentación, que comprende como mínimo un fermentador, de manera que una parte del azúcar introducido en el medio de fermentación se consume por dichos microorganismos,a) driving Arabitol production in a first fermentation zone, which it comprises at least one fermenter, so that a part of the sugar introduced into the fermentation medium is consumed by said microorganisms,
b) transferencia de una parte del medio de fermentación obtenido de este modo en una segunda zona de fermentación, comprendiendo por lo menos un fermentador, manteniendo simultáneamente el volumen constante en la primera zona de fermentación por añadidura de azúcar,b) transfer of a part of the fermentation medium thus obtained in a second fermentation zone, comprising at least one fermenter, while maintaining the constant volume in the first fermentation zone by sugar additive,
c) continuación de la producción de arabitol en dicha segunda zona de fermentación de forma que se consume el azúcar residual del medio de fermentación,c) continuation of the production of arabitol in said second fermentation zone so that residual sugar is consumed from the medium of fermentation,
d) separación de forma continua del medio de fermentación de dicha segunda zona de fermentación obtenido de esta manera en una fracción concentrada de microorganismos y otra fracción soluble enriquecida en arabitol,d) separation of continuous form of the fermentation medium of said second zone of fermentation obtained in this way in a concentrated fraction of microorganisms and other soluble fraction enriched in arabitol,
e) recogida del arabitol obtenido.e) collection of arabitol obtained.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque se recicla a la entrada de la primera zona de fermentación dicha fracción concentrada en microorganismos.2. Method according to claim 1, characterized in that said fraction concentrated in microorganisms is recycled at the entrance of the first fermentation zone. 3. Procedimiento, según una u otra de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la parte de azúcar consumido por los microorganismos productores de arabitol en la primera zona de fermentación es como mínimo de 50% en peso, preferentemente un mínimo de 80% en peso, y más preferentemente todavía un mínimo de 90% en peso del azúcar introducido en el medio de fermentación.3. Method according to one or the other of claims 1 and 2, characterized in that the part of sugar consumed by the arabitol producing microorganisms in the first fermentation zone is at least 50% by weight, preferably a minimum of 80% in weight, and more preferably still a minimum of 90% by weight of the sugar introduced into the fermentation medium. 4. Procedimiento, según una u otra de las reivindicaciones 1 y 3, caracterizado porque el contenido de azúcar residual en la segunda zona de fermentación es como máximo de 2% en peso, preferentemente como máximo 1% en peso.4. Method according to one or other of claims 1 and 3, characterized in that the residual sugar content in the second fermentation zone is a maximum of 2% by weight, preferably a maximum of 1% by weight. 5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los fermentadores de la segunda zona de fermentación presentan un volumen inferior a los de los fermentadores de la primera zona.5. Method according to any of claims 1 to 4, characterized in that the fermenters of the second fermentation zone have a lower volume than those of the fermenters of the first zone. 6. Procedimiento, según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que la primera y segunda zonas de fermentación comprenden cada una de ellas un solo fermentador.Method according to claim 5, characterized in that the first and second fermentation zones each comprise a single fermenter. 7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los microorganismos productores de arabitol se escogen dentro del grupo constituido por levaduras osmotolerantes naturales o modificadas del género Yamadazyma, Debaromyces, Hansenula, Candida, Zygosaccharomyces y Saccharomyces.Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the arabitol producing microorganisms are chosen from the group consisting of natural or modified osmotolerant yeasts of the genus Yamadazyma, Debaromyces, Hansenula, Candida, Zygosaccharomyces and Saccharomyces. 8. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el azúcar se escoge entre las fuentes de carbono directamente asimilables por los microorganismos productores de arabitol, y es preferentemente glucosa.Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the sugar is chosen from the carbon sources directly assimilable by arabitol-producing microorganisms, and is preferably glucose.
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